Peran Cekaman Salinitas Dalam Biosintesis Wax Ester Dan Induksi Sistem Pertahanan Metabolik, Molekuler serta Fisiologi pada Euglena sp.

Ria Amelia, Dr. Eko Agus Suyono, S. Si., M. App. Sc.; Prof. Dr. Arief Budiman, MS., D. Eng.; Prof. Dr. rer. nat. Andhika Puspito Nugroho, S.Si., M.Si.

2025 | Disertasi | S3 Biologi

Kebutuhan akan energi pada industri penerbangan semakin meningkat setiap tahunnya, sedangkan sumber daya fosil jumlahnya semakin terbatas. Guna mengatasi masalah ini mikroalga yang dikenal sebagai penghasil bahan bakar ramah lingkungan direkomendasikan sebagai pengganti bahan bakar fosil. Euglena sp. adalah salah satu kandidat yang unggul karena kemampuannya mensintesis wax ester yang berfungsi sebagai prekursor pada produksi bio jetfuel. Pada kultivasi Euglena sp. masalah kultivasi yang sering ditemui adalah produktivitas yang rendah. Masalah ini dapat diatasi dengan cara pemberian cekaman berupa salinitas. Garam NaCl dan KCl adalah jenis garam yang digunakan dalam penelitian ini. Strain Euglena sp., yang diisolasi dari Dataran Tinggi Dieng di Jawa Tengah, Indonesia, berperan sebagai mikroalga yang digunakan dalam penelitian ini. Pemanfaatan strain lokal akan memaksimalkan prospektif penggunaan strain lokal yang dapat diproduksi sebagai sumber bio jetfuel di masa depan. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari pengaruh variasi salinitas terhadap pertumbuhan Euglena sp., meningkatkan produksi biomassa, kandungan metabolit, paramilon dan wax ester pada Euglena sp. Setelah pemberian cekaman salinitas, ekspresi gen diuji menggunakan q-PCR dan reaksi fisiologis juga diuji melalui pembentukan stress biomarker. Pertumbuhan Euglena, kandungan metabolit, paramilon dan stress biomarker diukur menggunakan spektrofotometer, sedangkan kandungan wax ester dianalisis menggunakan  GC-MS. Saat salinitas meningkat, Euglena sp. menunjukkan penurunan secara signifikan dalam laju pertumbuhan dan pigmen fotosintesis. Pada medium KCl 100 mM, kandungan tertinggi terdapat pada biomassa, protein dan karbohidrat masing-masing sebesar 0,586 ± 0,096 mg/mL; 0,050 ± 0,00017 ug/mL dan 968,091 ± 81,197 mg/mL. Konsentrasi lipid tertinggi dengan nilai 0,42 ± 0,060 mg/mL ditemukan pada perlakuan NaCl 200 mM. Pada sel yang diberi cekaman salinitas, dapat dilihat peningkatan signifikan pada jumlah wax ester dan kandungan paramilon. Jumlah paramilon dan wax ester meningkat masing-masing sebesar 2,9 dan 2,8 kali lipat setelah perlakuan dengan NaCl 200 mM. Hasil analisis ekspresi gen menggunakan qRT-PCR menunjukkan bahwa gen EgWSD2 berperan lebih dominan dibandingkan gen EgWSD5 pada produksi wax ester dari Euglena sp. Setelah pemberian cekaman salinitas, mikroalga menunjukkan tingkat aktivitas SOD, CAT, APX, POD, H2O2, MDA dan prolin yang jauh lebih tinggi ketika terkena cekaman NaCl dan KCl. Hal ini menunjukkan bahwa Euglena sp. merupakan spesies toleran yang mampu menahan stres oksidatif yang disebabkan oleh konsentrasi garam yang tinggi. Stres salinitas menyebabkan perubahan respon fisiologis, molekuler dan metabolik pada Euglena sp.

The aviation sector's annual energy requirements are rising, and fossil fuel supplies are getting harder to come by. It is advised to use microalgae, an environmentally friendly fuel producer, in place of fossil fuels in order to solve this issue. One of the better options is Euglena sp. because of its capacity to produce wax esters, which are needed as precursors to produce bio jet fuel. One of the most common cultivation issues with Euglena sp. is low productivity. Salinity, or the presence of stress, is one way to address this issue. NaCl and KCl salts were the varieties of salt utilized in this investigation. An isolated strain of Euglena sp. from the Dieng Plateau in Central Java, Indonesia, served as the microalgae culture employed in this study. Utilizing local strains will probably maximize the use of prospective local strains that could be produced as future source materials for biofuel. The objectives of this study were studying the effect of salinity variations on the growth of Euglena sp. and enhancing the production of biomass, metabolite content, paramylon, and wax ester in Euglena sp. Following salinity stress, gene expression was tested using qRT-PCR and physiological reactions were also examined through the creation of stress biomarkers. Euglena growth, metabolite content, paramylon and biomarkers were measured using a spectrophotometer, while the wax ester content was analyzed using GC-MS. As salinity increased, Euglena sp. showed an obvious reduction in growth rate and photosynthetic pigment. In the KCl 100 mM medium, the highest levels were found in biomass, protein, and carbohydrates, measured 0,586 ± 0,096 mg/mL; 0,050 ± 0,00017 ug/mL, and 968,091 ± 81,197 mg/mL, respectively. With a lipid concentration of 0,42 ± 0,060 mg/mL, the treatment with NaCl 200 mM exhibited the highest lipid content. In the cells treated with salt, we have seen significant increases in the accumulation of wax ester and paramylon content. The amount of paramylon and wax ester increased by 2.9 and 2.8 times, respectively, after the treatment with NaCl 200 mM. The results of gene expression analysis using qRT-PCR show that the EgWSD2 gene plays a more dominant role than the EgWSD5 gene in the production of Euglena sp. wax esters. after being subjected to salinity stress. Microalgae exhibit considerably higher levels of SOD, CAT, APX, POD, H2O2, MDA, and prolin activity when exposed to NaCl and KCl stress. This indicates that Euglena sp. is a tolerant species that can withstand oxidative stress, which is caused by high salt concentrations. Salinity stress causes changes in physiological, molecular and metabolic responses in Euglena sp.

 

 

 

 

Kata Kunci : Mikroalga, bio jetfuel, variasi salinitas, ekspresi gen EgWSD, stress biomarker.